"Млечный Путь, Xxi век", No 1 (38), 2022

Некоторые космологи, такие как Одри Митани и Александр Виленкин, не согласны с утверждением, что Вселенная простирается бесконечно в прошлое в инфляционных и циклических моделях, по той причине, что нарушаются определенные энергетические условия. Более того, физик Пол Дэвис утверждает: бесконечная Вселенная не может существовать, потому что в противном случае мы уже достигли бы состояния термодинамического равновесия, при котором во Вселенной больше ничего (включая жизнь) не происходит. Сглаживаются любые перепады температур - фатальным сценарием является так называемая тепловая смерть Вселенной.

Как бы то ни было, мы можем прийти к утверждению, что время - это количественная сущность, о которой мы можем знать и измерять ее эффекты или свойства только с помощью часов. Время в соответствии с этим операционным определением называется временем часов.

Это ничего не говорит о том, что такое время на самом деле, и поэтому природа времени остается от нас скрытой.

Некоторые физики указывают на определенную характеристику времени как на неопровержимое доказательство его существования. То есть именно направление, в котором течет время, так называемая стрела времени, утверждает, что время реально, поскольку эффективно отличает прошлое от будущего.

На самом деле было идентифицировано множество различных стрел времени. Одна из них следует из Второго закона термодинамики, согласно которому закрытая система всегда развивается из более упорядоченного состояния (более низкая энтропия) в менее упорядоченное (более высокая энтропия) - обычно энтропия относится к числу способов, которыми могут быть организованы микроскопические составляющие макроскопической системы, причем каждый раз состояние макроскопической системы остается неизменным. Именно эта фиксированная направленность беспорядка внутри замкнутой системы порождает термодинамическую стрелу времени.

Например, смешивание двух жидкостей не приводит к самопроизвольному разделению. Газ всегда рассеивается, пока не будет равномерно распределен по объему сосуда, в котором он содержится. Пепел сгоревшей книги не превращается обратно в оригинальную книгу.

Вторая стрела времени - космологическая, возникающая из-за того, что есть направление, в котором развивается Вселенная: она расширяется. Согласно стандартной космологической модели, Вселенная началась с бесконечно малой точки, называемой сингулярностью, и впоследствии прошла через период космической инфляции, во время которой расширялась с невообразимо высокой скоростью всего за долю секунды. С тех пор Вселенная расширяется, и современные данные убедительно свидетельствуют, что расширение ускоряется.

В соответствии со вторым законом термодинамики космологическая стрела времени, по-видимому, указывает, кроме того, на то, что Вселенная изначально находилась в состоянии низкой энтропии.

Еще две стрелы времени можно найти в волнах и излучении. Звуковые и водяные волны всегда исходят из источника и сферически удаляются от него; это называется лучистой стрелой времени.

Что касается электромагнитных волн (излучения), существует эффект замедления, поскольку они распространяются с фиксированной скоростью, то есть со скоростью света, так что мир, который мы видим, всегда отражает взгляд на прошлое. - это называется электромагнитной стрелой времени.

Затем существует стрела времени сингулярности, согласно которой одна первоначальная сингулярность, которая согласно общей теории относительности соответствует рождению нашей Вселенной, предшествует многим так называемым конечным сингулярностям в центре черных дыр. Из-за детерминистской характеристики общей теории относительности никакие новые исходные сингулярности не могут возникнуть - если они и возникают, то должны быть скрыты за горизонтом событий черных дыр, согласно принципу космической цензуры Хокинга.

Последняя стрела времени - квантовая. Согласно копенгагенской интерпретации квантовой механики, акт выполнения измерения квантовой системы приводит к коллапсу волновой функции - эта функция представляет собой математическое выражение, содержащее информацию о состоянии конкретной квантовой системы. В результате система необратимо развивается от суперпозиции квантовых состояний к конечному, единственному измеряемому состоянию. При этом никакая информация о предшествовавших квантовых состояниях не может быть извлечена из конечного коллапсированного состояния.

Тем не менее, стрела времени в области физики остается спорной. Одна из главных проблем заключается в том, что фундаментальные законы физики не отражают асимметрию времени. Законы физики обратимы во времени и не различают прошлое, настоящее и будущее.

В качестве примера, все события в пространстве-времени в теории относительности имеют равный статус - это известно как идея Блочной Вселенной. Это означает, что событие в настоящий момент не менее особенно, чем какое-то событие, которое произошло двадцать лет назад или несколько лет назад, или событие, которое произойдет в следующем столетии.